Geri Dön

Integration of chips by flip-chip bonding techniques

Ters yonga entegrasyon teknikleri ile yongaların entegre edilmesi

  1. Tez No: 828097
  2. Yazar: MEHMET HALİT ÖZTÜRK
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 172

Özet

Çalışan, bağımsız ve mobil ürünler tasarlamak için MEMS cihazlarının entegrasyonun yapılması ve paketlemesinin tamamlanması gerekmektedir. Ters yonga entegrasyon tekniği (FCB) entegrasyon ve paketleme ihtiyacını karşılayabilecek önemli bir teknolojidir. Ters yonga entegrasyon teknolojisi ile, ASIC yongalarının bir CMUT yongası ile entegrasyonu ve CMUT yongası ile baskı devre kartının (PCB) entegrasyonu yapılarak fotoakustik görüntüleme (PAI) yapabilen prob üretimi mümkün hale gelmektedir. ASIC ve CMUT yongalarının entegrasyonu için termo-sonik ters yonga entegrasyonu (TSFCB) en uygun yöntem olarak belirlenmiştir. TSFCB prosesinde altın topçuklar kullanılır. Bu sebeple, altın topçukların üretimi 25.4 µm ve 17.5 µm altın teller için optimize edilmiştir. Ayrıca, altın topçukların üst yüzeyini düzleştirmek, düzleştirilen yüzeyin yüzey alanını kontrol etmek ve altın topçukların yüksekliğini dengelemek için yeni bir yer değiştirme kontrollü düzleştirme (DCC) işlemi geliştirilmiştir. Bu yer değiştirme kontrollü düzleştirme işlemi ile, altın topçukların yüksekliği ve birleştirme yüzey alanı, ters yonga entegrasyonu (FCB) için uygun hale getirilebilir. Ayrıca, lumped capacitance modelleme yaklaşımı kullanılarak termo-sonik FCB prosesi (TSFCB) için ısı enerjisi transferine dayalı, deneysel olarak doğrulanmış bir analitik model geliştirilmiştir. Geliştirilen analitik model, ASIC-CMUT FCB entegrasyonunda TSFCB işlem parametrelerini tahmin etmek için kullanılır. Bu çalışmada başarılı TSFCB proses denemeleri, 24 °C, 25 °C, 40 °C, 150 °C ve 375 °C'lik çok çeşitli proses sıcaklıklarında (Tproses) tamamlanmıştır. İki ASIC yongası, TSFCB aracılığıyla bir CMUT yongasıyla başarıyla entegre edilmiştir. İstiflenmiş altın topçuklar ve izotropik iletken yapışkan (ICA) malzemesini birleştiren bir FCB işlemi, CMUT-PCB'nin entegrasyonu için optimize edilmiştir. PCB'nin komponentlerinin lehimlenerek, probun entegre elektronik sistemlerinin imalatı tamamlanır. Son olarak, probun tasarımı ve üretimi sunulmuştur. Prob, PAI görüntüleme için entegre elektronik sistemler kullanılarak monte edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Integration and packaging of MEMS devices are necessary for designing operational, independent and mobile products. Flip-chip bonding (FCB) has been recognized as an important technology to meet some of the integration and packaging needs. To assemble a probe for photoacoustic imaging (PAI), integration of ASIC chips with a CMUT chip and integration of the CMUT chip with a PCB is required, where various FCB techniques may be employed for integration. Thermo-sonic FCB was the most suitable for the ASIC-CMUT integration. Gold stud bumps (GSBs) were used for the TSFCB. Therefore, the fabrication of GSBs was optimized for 25.4 μm and 17.5 μm diameter gold wires. Also, to flatten the top surface of the GSBs and to level the height of the GSBs, a novel displacement-controlled coining (DCC) process is developed. The height and bonding surface area of the GSBs can be tailored for flip-chip bonding (FCB) processes. Furthermore, using the lumped-capacitance modeling approach, a heat energy transfer based, experimentally validated analytical model is developed for the thermo sonic flip-chip bonding process (TSFCB). The developed analytical model is used to estimate TSFCB process parameters for ASIC-CMUT FCB integration. Successful TSFCB process trials are completed in this study at a wide range of process temperatures (Tprocess) of 24 °C, 25 °C, 40 °C, 150 °C, and 375 °C. Two ASIC chips are successfully integrated with a CMUT chip via the TSFCB. Another FCB process combines stacked GSBs and isotropic conductive adhesive (ICA) material optimized for the integration of CMUT-PCB. Surface-mount device (SMD) and a through-hole component of the PCB are soldered and fabrication of the integrated electronic systems of the probe is completed. Finally, the design and fabrication of the probe are presented. The probe is assembled using integrated electronic systems for PAI imaging.

Benzer Tezler

  1. IEEE 1149.1 standardı kullanarak test edilebilir lojik devre tasarımı

    Testable lojik circit design by using IEEE 1149.1 standard

    A.BETÜL TUNCER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. AHMET DERVİŞOĞLU

  2. Electrically unbiased and half frequency driven waterborne 16x16-element 2-D phased array CMUT

    Beslemesiz ve yarı frekansta sürülen sualtı 16x16-elemanlı 2-B fazlı dizin CMUT

    KEREM ENHOŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN

  3. A front-end integrated circuit for 3D acoustic imaging using 2D CMUT arrays

    İki boyutlu KMSD dizileriyle üç boyutlu akustik görüntüleme için bir ön tümdevre

    İHSAN ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    YRD. DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT

  4. Integrated circuit design for flip-chip bonded capacitive micromachined ultrasonic transducers

    Flip-çip yapıştırmalı kapasitif mikroüretilmiş ultrasonik çevirgeçler için entegre devre tasarımı

    MOHAMMAD MAADI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIŞ BAYRAM

  5. A 64X64 CMOS integrated readout circuit for infraret photodetector focal plane arrays

    Kızılötesi fotoalgılayıcı odak düzlem matrisleri için 64x64 CMOS entegre okuma devresi

    MURAT TEPEGÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TAYFUN AKIN